(57)【要約】      （修正有）【課題】居住空間または車室内空間用の高効率なエネルギー調節システムを有する電気車両および熱調節された物品を提供する。【解決手段】エネルギー調節システムは、熱源または低熱源などの熱エネルギー源１６と熱連通状態にある、１つ以上の可撓性黒鉛部材シートなどの熱伝導性部材１４を含む。熱伝導性部材は、車両または建物の占有者に曝露されるように適応された外部表面１２を有する。熱源または低熱源に供給される電力を変動させることにより占有者が知覚する温度を調節するために、コントローラ３０が熱源または低熱源内に接続された電源２４と作動的通信状態にある。【選択図】図３
0003224671.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
熱エネルギー源からのエネルギーを調節するためのエネルギー調節システムにおいて、
前記エネルギー源と熱連通状態にある熱伝導性部材であって、膨張黒鉛の圧縮粒子のシート、黒鉛化ポリマのシートおよびそれらの組合せうちの少なくとも１つを含む可撓性黒鉛シートを含む熱伝導性部材と；
前記部材と熱連通状態にある熱伝達要素であって、外部表面を有する熱伝達要素と；
前記熱伝達要素および前記部材の少なくとも１つの近傍に配置された温度センサと；
前記センサからの信号に応答して前記熱エネルギー源に対する電力の適用を制御するための、前記センサおよび前記エネルギー源と作動的通信状態にあるコントローラと、
を含むエネルギー調節システム。
【請求項２】
可撓性黒鉛が０．２５Ｗ／Ｋ以下の熱定数を有し、この熱定数は、前記可撓性黒鉛の厚みに前記可撓性黒鉛の面内熱伝導率を乗じることによって決定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記エネルギー源、前記部材および前記熱伝達要素のうちの少なくとも１つと熱連通状態にある絶縁層をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラが線形積分微分型コントローラを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記熱エネルギー源に電力供給するための、前記熱エネルギー源と作動的通信状態で配置された電源をさらに含み、前記電源が、前記熱エネルギー源により提供される前記熱エネルギーを調節するために前記コントローラによって制御されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記電源が、Ｌｉ−イオンバッテリ、鉛酸バッテリ、マグネシウムバッテリまたは燃料電池のうちの１つを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記熱エネルギー源が、抵抗加熱要素、廃熱回収および熱エネルギー伝達流体のうちの１つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記部材がさらに内部表面を含み、前記エネルギー源が前記内部表面の表面積の２５パーセント以下と物理的に接触している、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記内部表面が、この内部表面と物理的に接触している前記熱エネルギー源の表面積より少なくとも２５パーセント大きい面積を含んでいる、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記熱伝達要素を収納する乗員室を有する車両をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記熱エネルギー源と熱連通状態にある可撓性黒鉛シートを含む第２の熱伝導性部材をさらに含み、前記エネルギー源が、前記熱伝導性部材と前記第２の熱伝導性部材との間に配置されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記熱伝導性部材が、前記エネルギー源の上方に配置され、前記第２の熱伝導性部材が前記エネルギー源の下に配置されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記可撓性黒鉛シートが０〜１重量％の樹脂を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記可撓性黒鉛シートが０〜１０重量％の結合剤を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記熱エネルギー源が、誘導により無線で加熱される熱源である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
外部表面を有する熱伝達要素と；
前記熱伝達要素と熱連通状態にあり、膨張黒鉛圧縮粒子のシート、黒鉛化ポリマのシートおよびそれらの組合せのうちのいずれか１つを含む可撓性黒鉛シートを含む熱伝導性部材と；
前記熱伝導性部材および前記熱伝達要素のうちの少なくとも１つと熱連通状態にある熱エネルギー源と；
前記熱伝達要素および前記エネルギー保存型熱伝導性部材のうちの一方の周りに配置された温度センサと；
を含む、熱調節された物品。
【請求項１７】
前記エネルギー源、前記熱伝導性部材および前記熱伝達要素のうちの少なくとも１つと熱連通状態にある絶縁層をさらに含む、請求項１６に記載の熱調節された物品。
【請求項１８】
可撓性黒鉛が、０．２５Ｗ／Ｋ以下の熱定数を有し、この熱定数は、前記可撓性黒鉛の厚みに前記可撓性黒鉛の面内熱伝導率を乗じることによって決定される、請求項１６に記載の熱調節された物品。
【請求項１９】
建築材料を含む、請求項１８に記載の熱調節された物品。
【請求項２０】
車両の構成要素を含む、請求項１８に記載の熱調節された物品。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内部空間のエネルギー調節システム、より詳細には、居住空間または車室の占有者が知覚する温度を調節する上で使用するためのエネルギー調節システムに関する。エネルギー調節システムは、熱エネルギー源と熱連通状態にあるエネルギー保存部材を有する物品を含み、エネルギー源は熱源または低熱源のいずれかとしてかまたはその両方として機能する。エネルギー調節システムは同様に、センサの情報に応答して熱エネルギー源の動作を制御するため、熱エネルギー源と作動的通信状態にあるコントローラを含むこともできる。
【背景技術】
【０００２】
バッテリ駆動の電気車両は、電気牽引モータに電力を供給するためおよび車室内を暖房するために同じバッテリシステムを利用する。これにより、車両の走行可能距離は短縮される。極寒環境においては、Ａｒｇｏｎｎｅ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙが報告している通り、バッテリ駆動電気自動車の走行可能距離は５０パーセントもの損失を示す結果となる可能性がある。ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｎｌ．ｇｏｖ／ｅｎｅｒｇｙ−ｓｙｓｔｅｍｓ／ｇｒｏｕｐ／ｄｏｗｎｌｏａｄａｂｌｅ−ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ−ｄａｔａｂａｓｅ／ｅｌｅｃｔｒｉｃ−ｖｅｈｉｃｌｅｓを参照のこと。
【考案の概要】
【０００３】
本明細書中で開示されている１つの実施形態は、エネルギー調節システムを含む。このシステムは、任意には筐体の内部に配置されている熱エネルギー源を含む。システムはさらに、熱エネルギー源と熱連通状態にあるエネルギー保存型熱伝導性部材を含む。熱伝達要素がこの部材と熱連通状態にある。熱伝達要素は筐体の内部に配置されている。１つ以上の温度センサが部材または熱伝達要素のうちの少なくとも１つの上に配置され、熱エネルギー源による熱エネルギーの発生を制御するため、コントローラが温度センサおよびエネルギー源と作動的通信状態にある。以上の一般的説明および以下の詳細な説明の両方共が本開示の実施形態を提供し、請求されている本考案の内容および特徴を理解するための概要または枠組を提供するよう意図されている、ということを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本明細書中に記載されているエネルギー管理システムの１つ以上を含み得る筐体の一実施形態の概略図である。
【図２】本明細書中に記載されているシステムを含み得る筐体の第２の実施形態の代替的概略図である。
【図３】本明細書中で開示されているエネルギー管理システムの一実施形態の概略図である。
【図４】本明細書中で開示されているエネルギー管理システムの一実施形態の概略図である。
【図５】本明細書中で開示されているエネルギー管理システムの一実施形態の概略図である。
【図６】本明細書中で開示されているエネルギー管理システムの一実施形態の概略図である。
【図７】本明細書中で開示されているエネルギー管理システムの一実施形態の概略図である。
【図８】本明細書中で開示されているエネルギー管理システムの一実施形態の概略図である。
【図９】実施例中で使用されているテスト装置の一実施形態である。
【図１０】エネルギー保存型熱伝導性部材を含んでいなかったベースライン対照群テストシステムについての温度および電力対時間の関係を表わすグラフである。
【図１１】本明細書中に記載されている実施例Ａについての温度および電力対時間の関係を示すグラフである。
【図１２】本明細書中に記載されている実施例Ｂについての温度および電力対時間の関係を示すグラフである。
【図１３】本明細書中に記載されている実施例Ｃについての温度および電力対時間の関係を示すグラフである。
【図１４】本明細書中に記載されている実施例Ｄについての温度および電力対時間の関係を示すグラフである。
【図１５】本明細書中に記載されている実施例Ｄについての温度および電力対時間の関係を示すグラフである。
【考案を実施するための形態】
【０００５】
ここで図１および図２を参照すると、人または動物（図示せず）が占有する閉鎖空間４のためのエネルギー調節システムが、全体として２で示されており、以下で説明する具体的実施例は２ａ、２ｂおよび２ｃと呼ばれている。エネルギー調節システム２は同様に、熱伝達部材１０（図３〜７に示されている）の外部表面１２の温度を調節するための温度調節システムとも呼ぶことができ、ここでこの表面は空間４の占有者に対し曝露されている。システム全体に関して、「調節」および「管理」なる語は、互換的に使用可能である。本明細書に記載されている例示的実施形態においては、同様の要素は同じ参照番号を用いて言及される。
【０００６】
１つ以上の実施例において、システム２は、外部表面１２の近傍で空間の占有者が知覚する温度を調節するため、図１に示されているような建物、家または他のタイプの恒久的なまたは一時的な居住施設５の居住空間４ａの内部などの筐体内にあり得る。熱伝達部材１０は、建築材料であり得、その非限定的な例としては、ビニルシート、床用タイル、セラミックタイル、木材、コンクリート、人造壁板、壁紙、ならびにこれらの建築材料と併用される下地または裏打ち材料が含まれ得るが、これらに限定されるわけではない。
【０００７】
１つ以上の他の実施例において、システム２は、図２に示されているように車室内４ｂなどの閉鎖空間の占有者が知覚する温度を調節するための車両６の構成要素であり得る。車両６は、人、動物または温度に敏感なもの、例えば非限定的に果物、野菜、流体、固形物などを輸送するのに好適なあらゆる種類の車両であり得る。車両構成要素２の非限定的な例としては、座席、座席カバー、フロアマット、敷物類、ドアパネル、手摺、内部トリム部品、ダッシュボード部品、アームレスト、ヘッドレスト、ハンドル、ヘッドライナまたは他の天井構成要素、床板パネル、セミトレーラスリーパーウォール、マットレス、車両の貨物区分の１つ以上の内部表面または他の周囲表面が含まれ得るが、これらに限定されない。
【０００８】
車両６の非限定的な例としては、バッテリ式電気車両（「ＥＶ」）、燃料電池式電気車両、ハイブリッドガソリン電気車両、貨物用の熱エネルギーシステムを有する車両および温度調節された睡眠用区画を含む車両が含まれ得る。エネルギー調節システム２は同様に、スペースヒータ、工業用ヒータ、加熱家具および／または加熱衣料においても使用可能である。
【０００９】
他の実施例では、システム２は、閉鎖されておらず、占有者と呼ばれる人々および／または動物に曝露された表面を有する熱伝達要素の温度を調節してこれらの占有者を暖めるかまたは冷やす。
【００１０】
ここで図３を参照すると、システム２の一例が全体的に２ａで示されている。エネルギー調節システム２ａは、内部４に面するように適応された外部表面１２を有する熱伝達要素１０を含み、この内部の例には、（建築材料について）建物５の内部４ａまたは（車両構成要素について）車両６の内部４ｂが含まれる。表面１２は、占有者がシステム２ａの熱調節効果に曝露されるような形で、占有者と熱連通状態になる。要素１０のために使用される他の非限定的な例としては、建物または車両内で使用するための布、皮革、プラスチック、ポリマおよびカーペットが含まれ得るが、これらに限定されない。
【００１１】
システム２ａは、熱伝達要素１０を加熱または冷却するべくシステム内のエネルギーを効率的に消散させるために、エネルギー保存型熱伝導性部材１４を含む。部材１４は、システム２内で熱エネルギー調節要素として作用する。部材１４は、以下でさらに詳述される１つ以上の黒鉛シートを含むことができる。システム２ａの実施例中で示されているように、部材１４は、表面１２とは反対側で、要素１０に隣接して配置される。本明細書中に記載の熱調節効果に加えて、部材１４は、従来の建築材料または車両構成要素に比べて改善された消音性を提供し得る。
【００１２】
１つ以上の実施例において、部材１４は、膨張黒鉛の圧縮粒子の可撓性黒鉛シートであり得る。１つ以上の他の実施例において、部材１４は、黒鉛化ポリマシートから形成された合成黒鉛であり得る。合成黒鉛部材１４は、黒鉛化ポリマ（合成黒鉛としても知られている（ＡＫＡ合成黒鉛））の可撓性黒鉛シートであり得る。別の実施例では、１つ以上の可撓性黒鉛シート１４は、膨張黒鉛（発泡黒鉛としても知られている）の圧縮粒子および黒鉛化ポリマ（合成黒鉛としても知られている）の両方を含む。別の実施例では、可撓性黒鉛シート１４は、膨張黒鉛（発泡黒鉛としても知られている）の圧縮粒子のシートおよび黒鉛化ポリマ（合成黒鉛としても知られている）のシートの両方を含む。可撓性黒鉛で構成された部材１４を有することで、エネルギー源との形状適合性と同時に熱連通状態にある場合のエネルギー源との低い接触抵抗も得られることになる。本明細書中で使用される通り、２つの物体は、一方の物体からもう一方の物体に熱が伝達された場合に熱連通状態にある。一実施例では、２つの物体は、熱が放射および／または対流（周囲の空気流を介したもの）および／または伝導を介して一方の物体からもう一方の物体に伝達されるように、離隔されている。別の実施例では、２つの物体は互いに物理的接触状態で配置されている。
【００１３】
少なくとも１つの実施例において、可撓性黒鉛シート１４は、約０．００１ｍｍ〜約１．０ｍｍの範囲内の厚みを有する。別の実施例において、可撓性黒鉛シートは、約０．０２５ｍｍ〜約０．５ｍｍの範囲内の厚みを有する。別の実施例において、可撓性黒鉛シートは、約０．０５ｍｍ〜約０．２５０ｍｍの範囲内の厚みを有する。別の実施例では、可撓性黒鉛シートは、約０．０５ｍｍ〜約０．１５０ｍｍの範囲内の厚みを有する。別の実施例においては、可撓性黒鉛シートは、約０．０７ｍｍ〜約０．１２５ｍｍの範囲内の厚みを有する。
【００１４】
特定の一実施形態において、可撓性黒鉛シート１４は、実質的に樹脂を含まず、ここで「樹脂を含まない」なる文言は、従来の検出限界未満であるものとして定義される。他の実施例では、可撓性黒鉛シートは、１重量％未満の樹脂を有する。少なくとも１つの特定の実施例では、可撓性黒鉛シート１４は樹脂で含浸されておらず、例えばエポキシ含浸を受けていない。
【００１５】
一実施例において、部材１４は、少なくとも約１４０Ｗ／(ｍ・Ｋ)の面内熱伝導率を有する。別の実施例では、部材は少なくとも約２５０Ｗ／(ｍ・Ｋ)の面内熱伝導率を有する。別の実施例では、部材は少なくとも約４００Ｗ／(ｍ・Ｋ)の面内熱伝導率を有する。必要な場合、部材の面内熱伝導率の上限には、最高２０００Ｗ／(ｍ・Ｋ)が含まれてよい。
【００１６】
可撓性黒鉛シート１４は、比較的少量の結合剤を含むことができ、または結合剤を全く含まない可能性もある。少なくとも１つの実施例では、可撓性黒鉛１４シートは１０重量％未満の結合剤を有することができる。別の実施例では、可撓性黒鉛シート１４は、５重量％未満の結合剤を有することができる。少なくとも１つの実施例において、可撓性黒鉛シート１４は実質的に結合剤を含まず、ここで、「結合剤を含まない」なる文言は、従来の検出限界未満であるものとして定義される。
【００１７】
可撓性黒鉛シート１４は、比較的少量の補強材を含むことができ、または補強材を全く含まない可能性もある。補強材は、連続黒鉛マトリックス内部に存在する連続または不連続の固相として定義される。補強材の例としては、炭素繊維、ガラス繊維プラスチック繊維および金属繊維が含まれる。少なくとも１つの実施例において、可撓性黒鉛１４シートは、５０重量％未満の補強材を有することができる。別の実施例では、可撓性黒鉛シート１４は、５重量％未満の補強材を有することができる。少なくとも１つの特定の実施例においては、可撓性黒鉛シート１４は実質的に補強材を含まないものであり得、ここで「補強材を含まない」なる文言は、従来の検出限界未満であるものとして定義される。
【００１８】
合成黒鉛から形成される部材１４のための前駆体は、ポリフェニレンオキサジアゾール類（ＰＯＤ）、ポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）、ポリベンゾビスチアゾール（ＰＢＢＴ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリベンゾビスオキサゾール（ＰＢＢＯ）、ポリ（ピロメリットイミド）（ＰＩ）、ポリ（フェニレンイソフタルアミド）（ＰＰＡ）、ポリ（フェニレンベンゾイミダゾール）（ＰＢＩ）、ポリ（フェニレンベンゾビスイミダゾール）（ＰＰＢＩ）、ポリチアゾール（ＰＴ）、およびポリ（パラフェニレンビニレン）（ＰＰＶ）の中から選択されるポリマフィルムであり得る。ポリフェニレンオキサジアゾールにはポリフェニレン−１，３，４−オキサジアゾ−ルおよびその異性体が含まれる。これらのポリマは、適切な方法で熱処理された場合、良質の黒鉛へと変換する能力を有する。出発フィルムのポリマは、ＰＯＤ、ＰＢＴ、ＰＢＢＴ、ＰＢＯ、ＰＢＢＯ、ＰＩ、ＰＰＡ、ＰＢＩ、ＰＰＢＩ、ＰＴおよびＰＰＶから選択されるものとして述べられているが、熱処理により良質の黒鉛を生成し得る他のポリマも同様に使用可能である。
【００１９】
システム２ａは、例えば非限定的に部材１４と熱連通状態で配置された熱源１６などの、熱エネルギー源を含むことができる。熱源１６は、抵抗ヒータを含むことができ、非限定的な例は、加熱されたワイヤである。一実施例において、熱源１６は、不織布などの布１７の中に埋込まれており、布の非限定的例はフェルトである。不織布１７は、絶縁特性を提供することができる。熱源１６は同様に、利用可能な廃熱エネルギー源から再捕捉され部材１４に搬送された廃熱を含むこともできる。車両内の利用可能な廃熱エネルギー源としては、バッテリ、コンデンサ、燃料電池、電動モータ、インバータおよび他のパワーエレクトロニクスが含まれる。熱エネルギー源から熱源１６に熱エネルギーを搬送する方法には、高熱伝導率材料（例えばアルミニウム、黒鉛または銅）を通した伝導および流体（例えば空気、冷媒、水または冷却剤）を通した自然または強制対流が含まれるが、これらに限定されるわけではない。
【００２０】
熱源１６は、任意には、誘導による無線での部材１４の加熱で置換または補足され得る。このような無線加熱は、運転プロセスから変換された運動エネルギーから転換される磁場により支持され得ると考えられる。代替的には、磁気誘導場は、部材１４に隣接して位置設定される誘導コイルを介して点源において磁場を発生させるためバッテリ由来または回生制動システム由来などの他の車載電源を用いて引出され得る。このような誘導加熱シナリオでは、黒鉛は、熱を発生させるために磁場と誘導結合できるその能力のため、ならびに局在化された結合事象からより均一に分布した表面全体を通して効率良く熱エネルギーを伝達するためにそのより高いエネルギー分布能力を利用できることから、好ましい材料である。
【００２１】
熱源１６の他の例としては、ＰＴＣヒータ、天然ガスまたは他の形で燃焼可能な点熱源が含まれるが、これらに限定されない。熱源１６は、建物内で使用される熱調節用物品において特に有用であるような熱源である。熱源には、加熱用流体（例えば水、水とグリコール流体）、または廃熱装置が含まれ得る。
【００２２】
図３に示されている実施例において、システム２ａは、熱源が部材１４と絶縁体１８の間に配置されるような形で、熱源１６に隣接して配置された絶縁体１８を含む。絶縁体１８の非限定的な例としては、ガラス繊維、ポリウレタンまたはコルクが含まれ得るが、これらに限定されない。いくつかの非限定的な例においては、絶縁体１８は、任意の要素である。
【００２３】
システム２ａは、建物５または車両６の一部として含まれる基層２０の表面２２にしっかり固定され得る。居住空間４内に組込まれるシステム２の実施例において、基層２０は、建物５の壁、床、天井または他の構成要素を含むことができる。システム２の他の実施例では、基層２０は、金属または他の材料が形成する車両の部分を含むことができる。
【００２４】
電源２４は、熱源を加熱するための電力を提供するために、熱源に対して作動的に接続されている。１つの非限定的な実施例において、電源２４は、抵抗ヒータ１６に電力を提供するバッテリである。熱調節を提供するための熱源１６に対する給電を制御する目的で、電源２４に対してコントローラが作動的に接続されている。コントローラ３０は、電源２４から熱源１６への電力の適用を制御するために、１つ以上のセンサ４０からの情報を使用することができる。１つの非限定的実施例においては、温度センサとも呼ばれる熱センサ４０を表面１２に配置することができ、これを使用して、表面で温度を検知し、任意の好適な方法で温度情報をコントローラ３０に通信することができる。１つ以上の他の実施例において、センサ４０は、例えば非限定的に部材１４上など、空間４内部の任意の場所に位置設定され得ると考えられる。さらに、センサ４０は、部材１４または熱伝達要素１０のいずれかの周りにあってよい。「〜の周り」なる用語は、本明細書中では、センサが特定の構成要素の内部または外部にあってよいということを標示するために使用されている。１つ以上の他の実施例では、空間４の外側のいずれかの場所に、追加のセンサを位置設定することができると考えられる。これらの外部センサは、内部の快適性に影響を及ぼす外部環境の変化を予測するために使用可能であると考えられる。
【００２５】
コントローラ３０は、電力の適用を制御してそれにより空間４または４’内の人、動物または物体が感じる温度を調節するために制御ループフィードバック機構を使用する線形−積分−微分型（「ＰＩＤ」）コントローラであり得る。ＰＩＤコントローラ３０と組合せて黒鉛部材１４を使用することで、温度調節システム２の熱感応性が増大し、これにより、コントローラの感応性および応答性は改善されて、平均目標温度へのより密な制御、目標温度の標準偏差の減少、目標温度の周辺範囲の減少などにより証明されるように変動が少ないより安定した温度が送出される。これには温度目標を超過するのを回避する効果があり、このことはそれ自体、非常に改善された熱均質性ならびにエネルギー効果を促進する。
【００２６】
ここで図１４を参照すると、システム２ｂの一実施例には、表面１２の反対側で要素１０に隣接して配置された熱源１６が含まれる。システム２ｂは同様に、上述の通り任意には黒鉛で形成され、熱源１６に隣接して配置されたエネルギー保存型熱伝導性部材、および、部材１４に隣接して配置された（上述の通りの）任意の絶縁体１８も含んでいる。絶縁体１８は、上述の通り、基層２０に隣接して配置される。代替的には、絶縁体１８が全く使用されない場合、部材は、基層２０に隣接して配置される。
【００２７】
ここで図５を参照すると、熱調節用システム２ｃは、表面１２の反対側で要素１０に隣接して配置された部材１４を含む。システム２ｃは同様に、調節器１４に隣接して配置された熱源１６および熱源１６に隣接して配置された第２の部材も含んでおり、こうして熱源は第１および第２の部材の間に挟まれている。（前述の通り）任意の絶縁体１８が、第２の部材１４に隣接して配置されている。絶縁体１８は同様に、上述の基層２０に隣接して配置されている。代替的には、いかなる絶縁体も使用されない場合、第２の部材１４は基層２０に隣接して配置されている。熱調節用システム２ｃの１つ以上の他の実施例において、熱源１６は、熱調節用システム２ｃとは別個にかつそれから離隔して具備されている。
【００２８】
より薄くより熱伝導性の高い材料が、熱応答性の観点から見て一般により大きな利点を有する傾向にあり、エネルギー効率を促進し、熱制御されている表面内の変動を制限するということが発見されている。
【００２９】
本明細書中に記載の通りの車両内へのシステム２の使用は、車載バッテリからのエネルギーの消費を削減することにより車両の機能および効率の両方共を増大させる。システム２を用いて車両の占有者を直接暖めることで、占有者の快適性は改善され、こうして、車内の快適性を犠牲にすることなく究極的には車両の走行可能距離は延長される。
【００３０】
本明細書中に含まれている実施形態の１つの利点は、占有者が外部表面１２に曝露された自らの体全体を通して均一な快適性を体験できるという点にある。もう１つの利点としては、車両６についての効率の改善が含まれ得る。車両システムの電気的効率は、調節器の高い熱伝導率に起因して改善され得る。別の利点は、熱調節用システム２により提供される温度調節の熱応答性の改善にある。さらに、可撓性黒鉛の異方性に起因して、黒鉛部材１４の薄さは同様に、他のエネルギー保存型熱伝導性部材材料に比べて重量の節約をも提供することができる。
【００３１】
ここで図６〜図８を参照すると、以下全体としてシステム２と呼ばれる熱調節用システム２ｄ、２ｅおよび２ｆそれぞれの他の実施例は、熱源１６の代りにまたは熱源１６と併せて低熱源６６を含むことができる。低熱源６６の非限定的例としては、冷却流体（例えば水、水とグリコールの流体）、冷媒流体、ペルチエ素子または廃低熱源が含まれ得るが、これらに限定されない。コントローラ３０は、低熱源によって提供される低温を生成する電源を制御するために１つ以上の温度センサ４０を使用する。コントローラ３０は、ＰＩＤコントローラであり得る。
【００３２】
システム２はさらに、熱調節用システムシステムのエネルギー効率を促進するために熱感応性および応答性を増強するべく、絶縁体１８と併せて使用されるアルミニウム、銅または他の金属を含むことができる。
【００３３】
本明細書中で開示されている一実施形態は、エネルギー管理システムを含む。このシステムは熱エネルギー源を含む。この熱エネルギー源は筐体内に位置設定され得る。熱エネルギー源は、加熱、冷却またはその両方を供給してよい。システムは同様に、熱エネルギー源と熱連通状態にあるエネルギー保存型熱伝導性部材を含んでいてよい。さらに、システムは、部材と熱連通状態にある熱伝達要素を含んでいてよい。熱伝達要素は、筐体の内部に配置されてよい。熱伝達要素上または部材上に、温度センサが配置されていてよい。システムはさらに、センサおよびエネルギー源と通信状態にあるコントローラを含み得る。コントローラは、エネルギー源からのエネルギーの適用を制御し得る。
【００３４】
部材１４は、可撓性黒鉛シートを含み得る。好適なタイプの可撓性黒鉛の非限定的例には、膨張黒鉛（発泡黒鉛としても知られている）の圧縮粒子シート、黒鉛化ポリマシートおよびそれらの組合せのうちの少なくとも１つが含まれる。
【００３５】
可撓性黒鉛のさらなる詳細な例としては、０．２５Ｗ／Ｋ以下の熱定数を有する可撓性黒鉛が含まれてよく、ここで熱定数は可撓性黒鉛の厚みに可撓性黒鉛の面内熱伝導率を乗じることで決定される。熱定数の他の例としては、０．２０Ｗ／Ｋ以下、０．１０Ｗ／Ｋ以下、０．０５Ｗ／Ｋ以下、０．０４Ｗ／Ｋ以下、０．０２Ｗ／Ｋ以下または０．０１５Ｗ／Ｋ以下、が含まれる。
【００３６】
システム２は、エネルギー源と熱連通状態にある第２の部材１４を含むことができ、ここで第２の部材はエネルギー源の下に配置されてよく、部材はエネルギー源の上に配置されていてよい。
【００３７】
システム２の任意の構成要素には、エネルギー源、部材、熱伝達要素およびそれらの組合せのうちの少なくとも１つと熱連通状態にある絶縁層が含まれてよい。
【００３８】
別の任意の構成要素には、エネルギー源と通信状態で配置された電源が含まれる。電源の非限定的な好適な例としては、Ｌｉ−イオンバッテリ、鉛酸バッテリ、マグネシウムバッテリまたは燃料電池が含まれる。本出願の好ましいバッテリサイズは、車両に電力供給するようにサイズ決定されたバッテリである。
【００３９】
熱エネルギー源の他の非限定的例としては、抵抗加熱要素、廃熱回収、熱エネルギー伝達流体が含まれる。廃熱回収の実施形態は、Ｌｉ−イオンバッテリパックの作動により生成される熱であり得る。
【００４０】
特定の一実施形態において、エネルギー源は、部材の第１の表面の表面積の二十五バーセント（２５％）以下と接触状態にある。別の実施形態では、部材の第１の表面の表面積は、エネルギー源の表面積より少なくとも２５パーセント大きい表面積を含む。
【００４１】
部材１４は同様に、可撓性黒鉛シートに隣接して補強材も含んでいてよい。補強材は、繊維補強ポリマ、合成繊維、繊維製織、繊維マットまたはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む。ナイロンが、補強材の具体的で非限定な例である。さらなる任意の要素は、物品が保護コーティングを含み得るということである。保護コーティングは、黒鉛部材の第１の表面または第２の表面のうちの１つと整列されてよい。保護コーティングがシートの補強材と同じ表面と整列される場合、一実施形態において、補強材はシートに隣接しており、保護コーティングは補強に隣接している。望まれる場合、補強材および／または保護コーティングはシートの主要表面の少なくとも実質的に全体、ならびにシートの１つ以上の縁部表面をカバーしてよい。保護コーティングの例としては、プラスチック、例えば非限定的にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド、または他の好適なプラスチックが含まれる。保護コーティングは、別の構成要素から黒鉛シートを電気的に絶縁するというメリットを提供し得る。望まれる場合、保護コーティングは、穿孔のみを含み得る。
【００４２】
一変形実施形態において、保護コーティング（保護層としても知られている）は、シートの補強材とは反対側の表面上にあってよい。例えば、補強材がシートの第１の表面と整列されている場合、保護コーティングはシートの第２の面と整列されてよい。任意には、保護コーティングは第２の表面に接着されてよい。さらなる特定の実施形態は、補強材に隣接してシートと反対側に位置設定された第２の保護コーティングを含む。
【００４３】
物品の両方の外部表面上における保護コーティングの在り方と同様に、補強材層も、黒鉛シートの両方の側にあってよい。この実施形態において、保護コーティングは、黒鉛表面の一方または両方の上に位置設定されてよい。
【００４４】
さらなる実施形態において、物品は第２の黒鉛シートを含んでいてよい。第２の黒鉛シートは、膨張黒鉛の圧縮粒子シート、または黒鉛化ポリマシートのいずれかであってよい。好ましくは、この実施形態において、補強材は第１の黒鉛シートと第２の黒鉛シートの間に位置設定されている。実施形態は同様に、シートの外部表面上の保護コーティング、第２の黒鉛シートまたはその両方を含んでいてよい。
【００４５】
本明細書中に記載の１つ以上のシステム２の１つの利点は、筐体の占有者の快適性のための熱エネルギーを提供する目的での電源の使用の削減などの、エネルギー効率の改善にある。電源使用の削減という利点に加えて、またはその代りとして、１つ以上の実施形態の別の利点として、システムが定常温度を達成するための時間の短縮が含まれ得る。さらなる利点としては、占有者が連通状態にある筐体の表面積全体にわたり筐体の占有者が体験する温度の均質性の増大であり得る均質性、および／または環境が均質な温度まで変化する時間、が含まれ得る。
【００４６】
本明細書中で開示されている実施形態は、エネルギー調節器を含まないシステムの場合に比べて少なくとも二十五パーセント（２５％）速い速度で所望の温度を達成するために、システム内で使用可能である。さらなる事例において、所望温度を得るための時間の短縮は、エネルギー調節器が無い対照群に比べて少なくとも三十五パーセント（３５％）速いものであり得る。追加の実施形態において、所望の温度を達成するための応答速度の改善は、応答時間の約五十パーセント（５０％）もの短縮であり得る。
【００４７】
同様に、本明細書中に含まれる実施形態は、設定温度（所望温度としても知られている）により速く到達できる能力を有するだけでなく、それをより少ないエネルギー消費で行なう。例えば、本明細書中に開示されている実施形態は、二十パーセント（２０％）少ないエネルギーを消費しながら、設定温度を達成する時間の少なくとも二十五パーセント（２５％）の短縮を含んでいた。さらなる実施形態において、設定温度を達成する時間の短縮は、少なくとも三十五パーセント（３５％）であり、消費エネルギーの削減は少なくとも四十パーセント（４０％）である。追加の実施形態において、設定点温度に達するための時間の短縮は、少なくとも四十五パーセント（４５％）であり、エネルギー消費の削減は少なくとも四十五パーセント（４５％）である。
【００４８】
本明細書中で開示されている実施形態の別の利点には、ひとたび設定温度が達成された時点で、設定温度をより少ないエネルギー消費で所与の時間、この設定温度に維持できる、ということが含まれ得る。例えば、ひとたび設定温度が達成されると、この温度を、約十パーセント（１０（＋）％）以上、好ましくは約十五パーセント（１５％）以上のエネルギー消費の削減と共に、約二（２）時間維持することができる。
【００４９】
筐体の非限定的な変形実施形態には、乗員室を有する輸送様式が含まれる。筐体は、非定常状態環境内に配置され得る。非定常状態環境の一例としては、外部環境が含まれ得る。
【００５０】
本明細書中で開示されている実施形態は、エネルギー調節器を含まないシステムの場合に比べて少なくとも二十五パーセント（２５％）速い速度で所望の温度を達成するために、システム内で使用可能である。さらなる事例において、所望温度を得るための時間の短縮は、エネルギー調節器が無い対照群に比べて少なくとも三十五パーセント（３５％）速いものであり得る。追加の実施形態において、所望の温度を達成するための応答速度の改善は、応答時間の約五十パーセント（５０％）もの短縮であり得る。
【００５１】
同様に、本明細書中に含まれる実施形態は、設定温度（所望温度としても知られている）により速く到達できる能力を有するだけでなく、それをより少ないエネルギー消費で行なう。例えば、本明細書中に開示されている実施形態は、二十パーセント（２０％）少ないエネルギーを消費しながら、設定温度を達成する時間の少なくとも二十五パーセント（２５％）の短縮を含んでいた。さらなる実施形態において、設定温度を達成する時間の短縮は、少なくとも三十五パーセント（３５％）であり、消費エネルギーの削減は少なくとも四十パーセント（４０％）である。追加の実施形態において、設定点温度に達するための時間の短縮は、少なくとも四十五パーセント（４５％）であり、エネルギー消費の削減は少なくとも四十五パーセント（４５％）である。
【００５２】
本明細書中で開示されている実施形態の別の利点には、ひとたび設定温度が達成された時点で、設定温度をより少ないエネルギー消費で所与の時間、この設定温度に維持できる、ということが含まれ得る。例えば、ひとたび設定温度が達成されると、この温度を、約十パーセント（１０（＋）％）以上、好ましくは約十五パーセント（１５％）以上のエネルギー消費の削減と共に、約二（２）時間維持することができる。
【００５３】
本明細書中に記載のシステムは、占有者暖房システムを有する車両の製造方法、そしてその後、車両を暖房するさらなる方法において使用可能である。車両の製造方法の一実施形態において、車両は、車両に電力供給するようにサイズ決定されたリチウムイオンバッテリなどのバッテリを有する電気車両である。この方法には、本明細書中に記載の部材を、ヒータと熱連通状態に置くステップおよび部材および／またはヒータを本明細書に記載のものなどの熱伝達材料と熱連通状態に置くステップが含まれる。加熱要素は、電源により電力供給され、電力の適用は、本明細書中に記載のコントローラにより制御されてよい。本明細書中で開示されているシステムのさまざまな任意の構成要素は、上述の方法にも同様に適用可能である。
【実施例】
【００５４】
本明細書中に開示されている考案について、ここで、以下の実施例の観点から見てさらに説明する。このような実施例は、本明細書中に単なる例示目的で含められており、請求された主題を限定するように意図されたものではない。
【００５５】
図９に例示されているのは、本明細書中に説明されている実施例の少なくともいくつかをテストするための、全体が１００として示されているテスト装置である。テスト装置１００は、外部キャビネット１０５およびカバー１０６を含む、キャビネット１０５とカバー１０６は、任意の好適な材料で作られていてよい。望まれる場合、キャビネット１０５およびカバー１０６は、外部環境から試験片を熱的に分離することができる。テスト装置はスタンドオフ１０４を含んでいてよい。図示されているスタンドオフは、絶縁材料で作られているが、スタンドオフの材料の選択は、限定要因ではない。
【００５６】
テスト装置１００は同様に、底面１０２を有する筐体１０１および筐体１０１に嵌合する蓋１０３を含んでいる。筐体は、キャビネット１０５の内側に嵌合するようにサイズ決定されている。筐体１０１と蓋１０３の製造材料としてアルミニウムを使用したが、望まれる場合、いずれかまたは両方のために、他の材料を使用してもよい。本明細書中に記載されている例示的システム２ｃが、テスト装置１００内に示されている。システム２ｃは、２つの底面絶縁層１８を含む。図示されているシステム２は、本明細書中に記載の２つの部材１４を含む。ヒータ１６は、ヒータワイヤ１０８およびセンサ１１１を含む。ヒータワイヤ１０８は、バッテリ（図示せず）などの電源によって電力供給されてよい。
【００５７】
テスト装置は、熱伝達要素１０としてゴムマット（一般に車両フロアマットと呼ばれる）、およびマット１０の上部表面１２上に配置された温度センサ１１０を含む。センサ１１０は、コントローラ（図示せず）と通信状態にある。このシステムは、筐体底部の表面２２の上にこの表面と接触して設置されている。
【００５８】
テスト例Ａにおいては、ヒータ１６の上に配置された１０ミクロンの合成部材１４およびヒータの下に配置されたポリウレタンフォームの絶縁体１８を含む、図３に示されたシステム２ａを、テスト装置１００を用いてテストした。
【００５９】
システム２ａにより具体化される例示的製品は、加熱されたフロアマットであり得る。このようなマット表面は、部材、例えば合成黒鉛シートがヒータ表面上に置かれた状態で、抵抗ヒータ上に載ることになり、このアセンブリの残りの部分は、自動車の車室内フロア上に載り、好適な熱的絶縁隔壁で分離されている。この実施例は、各側面がＰＥＴフィルムの薄い層（約０．０５ｍｍ）でコーティングされた、厚み１０ミクロンの合成黒鉛フィルム部材１４の使用を組込んでいた。このようなコーティングされた黒鉛フィルムは、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ＬＬＣ、Ｌａｋｅｗｏｏｄ、ＯｈｉｏからｅＧｒａｆ（登録商標）ＳＳ１８００−０．０１０（熱定数０．０１８Ｗ／Ｋ）として市販されている可能性がある。部材１４は、４Ωの内部抵抗を有するＤｏｒｍａｎ社製（製品番号６４１−３０７）などの市販の抵抗加熱要素１６上に設置された。加熱要素１６を、厚み約６ｍｍの褐色ポリウレタンフォーム層（未圧縮）などの好適な絶縁材料の上に配置し、全ては図示されている通り、低温表面２０上に載っていた。テスト装置１００内の低温表面の温度を０℃に維持し、熱伝達要素１０としての薄いポリウレタン材料の表面温度（１８℃）を目標にするように（使用中の特定の加熱シナリオのために最適化された通りに独立して調整された）Ｅｘｔｅｃｈ４８ＶＦＬなどのＰＩＤコントローラによって、表面温度を能動的に１８℃に制御した。
【００６０】
部材１４を含んでいなかった対照群についての温度および電力対時間との関係を表わすグラフが図１０に示されている。
【００６１】
実施例Ａについての温度および電力対時間の関係を表わすグラフが、図１１に示されている。この実施例では、０℃という初期状態から１８℃という目標伝達要素表面温度までの加熱速度が、黒鉛部材１４を利用しないこの実施例の対照群バージョンよりも４６．０％速い６．８分という時間内で達成されることが観察された。同様に、初期状態から目標表面温度までのこの加熱プロセスによって消費される総エネルギーが６．３Ｗ・ｈであり、これは部材１４無しの対照群よりも４６．２％少ないものであることも観察された。伝達要素の温度を１．８５時間１８℃に維持するためには、ＰＩＤコントローラを使用し、一方テスト装置内では０℃の温度を維持した。この間に消費された総エネルギーは６０．９７Ｗ・ｈであり、これは、対照群に比べ１５％少ないものであった。
【００６２】
別のテスト例Ｂにおいては、ヒータ１６上に直接配置された第１の１０ミクロンの合成黒鉛部材１４、ヒータの真下に直接配置された第２の１０ミクロンの合成黒鉛部材１４および（ヒータ１６の反対側で）第２の部材の下に配置されたポリウレタンフォーム絶縁体１８を含む図５に示されたシステム２ｃを、テスト装置１００を用いてテストした。
【００６３】
この実施形態は、本明細書中に記載のエネルギー調節器として機能する合成黒鉛フィルム部材１４の２つの別個の層を使用する。１０ミクロンの厚みを有する部材１４は、各々の側面に薄いＰＥＴフィルム（約０．０５ｍｍ）がコーティングされている。このようなコーティングされた部材１４は、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ＬＬＣからｅＧＲＡＦ（登録商標）ＳＳ１８００−０．０１０（熱定数０．０１８Ｗ／Ｋ）として市販されている。この実施例では、抵抗加熱要素１６は、実施例Ａと同じであり、４Ωの内部抵抗を有するＤｏｒｍａｎ社から市販されているもの（製品番号６４１−３０７）であった。加熱要素１６は、２つの別個の部材１４間に挟まれている。上述のものは全て、厚みおよそ６ｍｍのブロー成形されたポリウレタンフォーム層などの好適な絶縁材料１８の上に位置付けされて、キャビネット構造１０５から分離され、最終的に低温表面２２上に載っていた。低温表面２２の温度を０℃に維持し、熱伝達要素１０としての薄いポリウレタン表面材料の表面温度を目標にするように、使用中の特定の加熱シナリオのために最適化された通りに独立して調整されたＥｘｔｅｃｈ４８ＶＦＬなどのＰＩＤコントローラによって、表面温度を能動的に１８℃に制御した。
【００６４】
温度および電力対時間の関係を表わすグラフが、図１２に示されている。０℃という初期状態から１８℃という目標座席表面温度までの加熱速度が、黒鉛フィルムを利用しないこのシナリオの対照群バージョンよりも５４．０％速い５．８分という時間内で達成されることが観察された。初期の熱状態から目標表面温度までのこの加熱プロセスによって消費される総エネルギーが５．９Ｗ・ｈであり、これは部材無しの対照群よりも４９．６％少ないものであることが観察された。１．８５時間の間、ＰＩＤコントローラにより調節されるように目標温度は１８℃に動的に制御され、その一方で、全体的環境として０℃の初期状態温度にあるテスト装置と連続的に接触した状態で、この間に消費された総エネルギーは６８．１Ｗ・ｈであり、これは対照群に比べ５．０％少ないものであった。
【００６５】
別のテスト例Ｃにおいては、ヒータ１６の真下に直接配置された１０ミクロンの合成黒鉛部材１４、および（ヒータ１６の反対側で）部材の下に配置されたポリウレタンフォーム絶縁体１８を含む図４に示されたシステム２ｂを、テスト装置１００を用いてテストした。
【００６６】
この実施例では、ヒータ１６の表面は、表面材料を形成する熱伝達要素１０と直接接触状態にある。部材１４は、厚み１０ミクロンで熱伝導率が１８００Ｗ／(ｍ・Ｋ)（熱定数０．０１８Ｗ／Ｋ）である合成黒鉛フィルム用に形成されており、この部材はさらに各々の側がＰＥＴフィルム（厚み０．０５ｍｍ）でコーティングされていた。なおこのような黒鉛フィルムは、以上で実施例Ａおよび実施例Ｂの中で記述されている通りに市販されている。この実施形態において、部材１４は、実施例ＡおよびＢ中で使用されたものと同じヒータである市販の抵抗ヒータ１６の底面に設置されていた。ヒータ１６および部材１４は、加熱すべき熱伝達要素１０の真下に位置付けされ、およそ６ｍｍの褐色ポリウレタンフォーム層（未圧縮）の絶縁材料１８の上に位置付けすることでキャビネットベースから分離された。アセンブリ全体は、次に、低温表面２０上に位置付けされた。テスト装置１００の温度を０℃に能動的に制御し、ポリウレタン熱伝達要素の表面１２の表面上温度を目標とするように（使用中の特定の加熱例のために最適化された通りに独立して調整された）Ｅｘｔｅｃｈ４８ＶＦＬなどのＰＩＤコントローラにより、表面温度を独立して１８℃に制御した。この実施例においては、０℃という初期状態から１８℃という目標表面１２温度までの加熱速度が、部材１４の無いこの実施例の対照群バージョンよりも２６．２％速い９．３分という時間内で達成されることが観察された。
【００６７】
温度および電力対時間の関係を表わすグラフが、図１３に示されている。０℃という初期温度から１８℃という目標表面温度までのこの加熱プロセスによって消費される総エネルギーが、同じ条件での対照群の場合よりも２０．５％少ない９．２８Ｗ・ｈであることが観察された。１．８５時間の間、ＰＩＤコントローラにより調節されるように目標温度は１８℃に動的に維持され、その一方で、０℃の環境的周囲温度と連続的に接触した状態で、この間に消費された総エネルギーは７１．７Ｗ・ｈであり、これは、対照群に関する総エネルギーに対して有意な影響を及ぼすものではなかった。この実施形態中で説明されているようにベースに黒鉛部材１４を位置付けすることで、この部材は、指示された通り加熱速度の加速および幾分かのエネルギー節約（短かい間隔にわたる）をヒータが支援するようにしている。同様にこれによりわずかにより高い加熱表面温度勾配のメリットも得られる可能性がある。このことには、表面１２と接触する同乗者に対するより顕著な加熱の質を支援するという影響もあるかもしれない。
【００６８】
別のテスト例Ｄにおいては、ヒータ１６上に配置された部材１４として使用される膨張黒鉛の圧縮粒子（ＣＰＥＧ）の厚み４０ミクロンのシートおよびヒータ下に配置されたポリウレタンフォーム絶縁体１８を含む、図３に示されたシステム２ａをテスト装置１００を用いてテストした。
【００６９】
このシステムにより具体化される例示的製品は、加熱されたフロアマットまたは加熱された座席であり得る。このようなマット表面は、ヒータ表面上に天然黒鉛部材が置かれた状態で、抵抗ヒータ上に載るものと考えられ、このときこのアセンブリは自動車の車室内フロア２０上に載り、好適な熱的絶縁隔壁１８で分離されている。１つのこのような実施例は、各々の側面がＰＥＴフィルムの薄層（〜０．０５ｍｍ）でコーティングされた、厚み４０ミクロンの部材１４としてのｅＧＲＡＦ（登録商標）ＳＳ４００ＣＰＥＧフィルムの使用を組込んでいる。このようなコーティングされた黒鉛フィルムは、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ＬＬＣからＳＳ４００−０．０４０（熱定数０．０１６Ｗ／Ｋ）として市販されている。黒鉛フィルム１４は、好適な絶縁材料１８の上に配置された、４Ωの内部抵抗を有するＤｏｒｍａｎ社から入手可能なもの（製品番号６４１−３０７）などの市販の抵抗ヒータ１６の上に設置される。この実施例では、絶縁体１８は、厚みおよそ６ｍｍ（未圧縮）の褐色ポリウレタンフォーム層である。このアセンブリは、低温表面２２上に載って配置される。テスト装置１００内の温度を０℃に維持し、１８℃という熱伝達要素の表面１２についての目標温度を、（使用中の特定の加熱例のために最適化された通りに独立して調整された）Ｅｘｔｅｃｈ４８ＶＦＬなどのＰＩＤコントローラによって、能動的に制御した。熱伝達要素１０はポリウレタン材料であった。この実施例では、０℃という初期状態から熱伝達要素の１８℃という目標温度までの加熱速度が、黒鉛部材１４を利用しなかったこの実施例の対照群バージョンよりも４７．６％速い６．６分という時間内で達成されることが観察された。この実施例では、初期状態から目標表面温度までのこの加熱プロセスによって消費される総エネルギーが、対照群よりも４７．９％少ないものである６．１Ｗ・ｈであることが観察された。１．８５時間の間、ＰＩＤコントローラにより調節されるように目標温度は１８℃に動的に制御され、その一方で、その全体的環境としての０℃の初期状態温度と連続的に接触した状態で、この間に消費された総エネルギーは６１．９Ｗ・ｈであり、これは、対照群に比べ１３．６％少ないものであった。この実施形態は、マット表面温度の急速な上昇および、加熱された表面を下にある低温である構造への熱損失から分離するためのこの表面の熱的絶縁を提供する。これに関連して高い熱伝導率の黒鉛部材の使用は、説明されたエネルギー効率の改善と共に熱特性の増強を支援する。
【００７０】
別のテスト例Ｅにおいては、ヒータ１６上に配置された部材１４として使用されるアルミニウムの厚み１２５ミクロンのシートおよびヒータ下に配置されたポリウレタンフォーム絶縁体１８を含む、図３に示されたシステム２ａを、テスト装置１００を用いてテストした。
【００７１】
このシステムにより具体化される例示的製品は、加熱されたフロアマットまたは加熱された座席であり得る。熱伝達要素１０を形成するこのようなマットまたは座席は、ヒータ表面上にアルミニウム部材１４が置かれた状態で、抵抗ヒータ上に載るものと考えられ、このときこのアセンブリは自動車の車内フロア２０上に載り、好適な熱的絶縁隔壁１８で分離されている。１つのこのような実施例は、各々の側面がＰＥＴフィルムの薄層（〜０．０５ｍｍ）でコーティングされた、厚み１２５ミクロンのアルミニウムのエネルギー保存型熱伝導性部材の使用を組込むと考えられる。この実施例において、アルミニウム部材１４は、好適な絶縁材料厚みおよそ６ｍｍ（未圧縮）の褐色ポリウレタンフォーム層の上に据え付けられた、４Ωの内部抵抗を有する上述の市販の抵抗ヒータ１６の上に設置された。このアセンブリは、低温表面２０上に設置される。テスト装置の温度を０℃に維持し、熱伝達要素１０の表面１２の表面温度の目標を１８℃とするべく、熱伝達要素１２の表面温度を、（使用中の特定の加熱シナリオのために最適化された通りに独立して調整された）Ｅｘｔｅｃｈ４８ＶＦＬなどのＰＩＤコントローラによって１８℃に能動的に調節した。
【００７２】
温度および電力対温度の関係を表すグラフが、図１４に示されている。この実施例では、０℃という初期状態から１８℃という目標座席表面温度までの加熱速度が、黒鉛部材１４を利用しなかったこの実施例の対照群バージョンよりも１２．７％速い１１．０分という時間内で達成されることが観察された。同様に、初期状態から目標表面温度までのこの加熱プロセスによって消費される総エネルギーが、対照群よりも１２．８％少ないものである１０．２Ｗ・ｈであることも観察された。１．８５時間の間、ＰＩＤコントローラにより調節されるように目標温度は１８℃に動的に制御され、その一方で、その全体的環境としての０℃の初期状態温度と連続的に接触した状態で、この間に消費された総エネルギーは７０．７Ｗ・ｈであり、これは、対照群に比べ１．４％少ないものであるということがさらに指摘される。この実施形態は、マットまたは座席表面温度の急速な上昇および、加熱された表面１２を下にある低温の車内構造への熱損失から分離するため、この表面の熱的絶縁を提供する。これに関連して高い熱伝導率のアルミニウム部材１４の使用は、説明されたエネルギー効率の改善と共に熱特性の増強を支援する。軽量化および加熱速度が一次的動因でない利用分野については、比較的短かい走行可能距離によって支援される場合、エネルギー効率の改善は、受諾できるものである。
【００７３】
実施例Ａ〜Ｅの結果のまとめが表１に示されている。
【００７４】
【表１】
0003224671.tif 000003
【００７５】
本明細書中に記載のさまざまな実施形態は、その任意の組合せで実践可能である。以上の説明は、当業者が本考案を実践することができるようにするべく意図されたものである。明細書を読むことで当業者には明らかになる考えられる変更および修正を全て詳述することが意図されているわけではない。ただし、このような修正および変更全てが、以下のクレームにより定義されている本考案の範囲内に含められることは意図されている。クレームは、内容が具体的に相反する指摘を行なっているのでないかぎり、本考案の意図された目的を満たすのに有効であるあらゆる配設または配列での指摘された要素およびステップを網羅するように意図されている。
【００７６】
本出願中で言及されている引用特許および刊行物は、その全体が参照により組込まれている。
【００７７】
このように本考案について説明してきたが、これを多くの方法で変化させることが可能である。以上の明細書を読み理解することで、他の人にも、修正および改変が思い浮かぶものである。このような修正および改変が添付のクレームまたはその等価物の範囲内に入るかぎり、本考案はこれら全てを含むものとみなされるよう意図されている。
【図１】
0003224671.tif 000004
【図２】
0003224671.tif 000005
【図３】
0003224671.tif 000006
【図４】
0003224671.tif 000007
【図５】
0003224671.tif 000008
【図６】
0003224671.tif 000009
【図７】
0003224671.tif 000010
【図８】
0003224671.tif 000011
【図９】
0003224671.tif 000012
【図１０】
0003224671.tif 000013
【図１１】
0003224671.tif 000014
【図１２】
0003224671.tif 000015
【図１３】
0003224671.tif 000016
【図１４】
0003224671.tif 000017
【図１５】
0003224671.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月22日(2019.5.22)
【手続補正２】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
熱エネルギー源からのエネルギーを調節するためのエネルギー調節システムを有する電気車両において、
前記熱エネルギー源と熱連通状態にある熱伝導性部材であって、可撓性黒鉛シートを含む熱伝導性部材と；
前記熱伝導性部材と熱連通状態にある熱伝達要素であって、外部表面を有する熱伝達要素と；
前記熱伝達要素および前記熱伝導性部材の少なくとも１つの近傍に配置された温度センサと；
前記温度センサからの信号に応答して前記熱エネルギー源に対する電力の適用を制御するための、前記温度センサおよび前記熱エネルギー源と作動的通信状態にあるコントローラと、
前記熱エネルギー源と作動的通信状態にあるバッテリ電源と、
を含む電気車両。
【請求項２】
可撓性黒鉛が０．２５Ｗ／Ｋ以下の熱定数を有し、この熱定数は、前記可撓性黒鉛の厚みに前記可撓性黒鉛の面内熱伝導率を乗じることによって決定される、請求項１に記載の電気車両。
【請求項３】
前記熱エネルギー源、前記熱伝導性部材および前記熱伝達要素のうちの少なくとも１つと熱連通状態にある絶縁層をさらに含む、請求項１に記載の電気車両。
【請求項４】
前記熱エネルギー源が抵抗加熱要素を含む、請求項１に記載の電気車両。
【請求項５】
前記熱伝導性部材がさらに内部表面を含み、前記熱エネルギー源が前記内部表面の表面積の２５パーセント以下と物理的に接触している、請求項１に記載の電気車両。
【請求項６】
前記熱エネルギー源と熱連通状態にある可撓性黒鉛シートを含む第２の熱伝導性部材をさらに含み、前記熱エネルギー源が、前記熱伝導性部材と前記第２の熱伝導性部材との間に配置されている、請求項１に記載の電気車両。
【請求項７】
前記熱伝導性部材が、前記熱エネルギー源の上方に配置され、前記第２の熱伝導性部材が前記熱エネルギー源の下に配置されている、請求項６に記載の電気車両。
【請求項８】
車両内に封入された、外部表面を有する熱伝達要素と；
前記熱伝達要素と熱連通状態にあり、膨張黒鉛圧縮粒子のシート、黒鉛化ポリマのシートおよびそれらの組合せのうちのいずれか１つを含む可撓性黒鉛シートを含む熱伝導性部材と；
前記熱伝導性部材および前記熱伝達要素のうちの少なくとも１つと熱連通状態にある熱エネルギー源であって、該熱エネルギー源が誘導コイル又は抵抗加熱要素のいずれかを含む、熱エネルギー源と；
前記熱伝達要素および前記熱伝導性部材のうちの一方の周りに配置された温度センサと；
を含む、熱調節された物品。
【請求項９】
前記熱エネルギー源、前記熱伝導性部材および前記熱伝達要素のうちの少なくとも１つと熱連通状態にある絶縁層をさらに含む、請求項８に記載の熱調節された物品。
【請求項１０】
可撓性黒鉛が、０．２５Ｗ／Ｋ以下の熱定数を有し、この熱定数は、前記可撓性黒鉛の厚みに前記可撓性黒鉛の面内熱伝導率を乗じることによって決定される、請求項８に記載の熱調節された物品。